高二化学选择题中等难度题
制太阳能电池需要高纯硅,工业上用粗硅制高纯硅可通过以下反应实现:
①Si+3HCl(气) SiHCl3(气)+H2 ②SiHCl3(气)+H2 Si+3HCl(气)
对上述两个反应的叙述错误的是
A.都是置换反应 B.都是氧化还原反应
C.反应中硅元素都被还原 D.都不是离子反应
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工业上由粗硅制取高纯硅有以下反应:①Si(s)+3HCl(g)=SiHCl3(g)+H2(g) ΔH=-381 kJ·mol-1;
②SiHCl3(g)+H2(g)=Si(s)+3HCl(g)。对上述反应的说法中正确的是( )。
A.均为置换反应和氧化还原反应
B.反应①、②实际上互为可逆反应
C.由于反应①放热,则反应②可能是吸热的,也可能是放热的
D.提高SiHCl3产率,应采用加压和升温的办法
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工业上制备高纯度硅的反应为:SiHCl3+H2 Si+3HCl,该反应属于
A. 置换反应 B. 分解反应 C. 化合反应 D. 复分解反应
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将粗硅转化成三氯硅烷(SiHCl3),进一步反应也可以制得粗硅。其反应为:SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)。不同温度下,SiHCl3的平衡转化率随反应物的投料比(反应初始时各反应物的物质的量之比)的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A. 该反应是放热反应
B. 横坐标表示的投料比应该是
C. 该反应的平衡常数随温度升高而增大
D. 实际生产中为提高SiHCl3的利用率,可以适当增大压强
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粗硅提纯常见方法之一是先将粗硅与HCl反应制得SiHCl3,经提纯后再用H2还原:SiHCl3(g)+H2(g) Si(s)+3HCl(g)。在2L密闭容器中,不同温度及不同n(H2)/n(SiHCl3)时,反应物X的平衡转化率关系如图。下列判断合理的是
A. X是H2
B. 1150℃反应的平衡常数大于950℃时反应的平衡常数
C. 减小Si(s)的量,有利于提高SiHCl3的转化率
D. 工业上可采用增大压强的方法提高产率
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(18分)晶体硅是一种重要的非金属材料。制备纯硅的主要步骤如下:
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅
②粗硅与干燥HCl气体反应制SiHCl3:Si+3HCl SiHCl3+H2
③SiHCl3与过量H2在1000~1100℃反应制得纯硅。
已知SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中易自燃。
请回答下列问题:
(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为 。
(2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃),提纯SiHCl3采用的方法为: 。
(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去):
①装置B中的试剂是 ,装置C中的烧瓶需要加热,其目的是: 。
②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是 ,装置D不能采用普通玻璃管的原因是 ,装置D中发生反应的化学方程式为 。
③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及 。
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是
a.碘水 b.氯水 c.NaOH溶液 d.KSCN溶液 e.Na2SO3溶液
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某实验小组模拟工业上用SiHC13与H2在1357 K的条件下制备高纯硅,实验装置如下图所示(加热及夹持装置略去):
已知SiHC13的性质如下:沸点为33.0℃,密度为1.34 g/mL,易溶于有机溶剂,能与H2O剧烈反应;在空气中易被氧化。请回答:
(1)组装好仪器后,应先进行的操作是_________。
(2)①装置B中的试剂是_________,②装置D中发生反应的化学方程式为_________。
(3)装置E中CCl4的作用为_________、_________。
(4)相关实验步骤如下.其合理顺序为_________(填序号)。
①加热装置D至1357 K;②打开K1,装置A中反应一段时间:③关闭K1;④关闭K2;⑤加热装置C,打开K2,滴加6.5mLSiHC13。
(5)计算SiHC13的利用率:对装置E中液体进行分液操作后,取上层液体20.00 mL转移至锥形瓶中,滴加几滴酚酞溶液。用0.10 mol/L盐酸滴定,达到滴定终点的现象是_________,进行三次平行滴定,平均每次消耗盐酸20.00 mL,则SiHC13的利用率为_________ %(保留两位小数)。
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某实验小组模拟工业上用SiHCl3与H2在1357 K的条件下制备高纯硅,实验装置如下图所示 (加热及夹持装置略去):(SiHCl3相对分子质量为:135.5)
已知SiHCl3的性质如下:沸点为33.0℃;密度为1.34 g·mL-1;易溶于有机溶剂;能与H2O剧烈反应;在空气中易被氧化。请回答:
(1)装置C中的烧瓶用水浴加热的优点为_____________________。
(2)装置D中发生反应的化学方程式为_____________________。
(3)装置E的作用为___________________。
(4)相关实验步骤如下,其合理顺序为_______________ (填序号)。
①加热装置C,打开K2,滴加6.5 mL SiHCl3;
②打开K1,装置A中反应一段时间;
③关闭K1; ④关闭K2; ⑤加热装置D至1357 K。
(5)计算SiHCl3的利用率:对装置E中液体进行分液操作,取上层液体20.00 mL转移至锥形瓶中,滴加几滴酚酞溶液。用0.1 mol·L-1盐酸滴定,达到滴定终点时,消耗盐酸20.00 mL。达到滴定终点的现象是____________。SiHCl3的利用率为__________%(保留两位小数)。
(6)设计实验,检验SiHCl3与水反应后,所得溶液中存在盐酸___________________
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制造太阳能电池需要高纯度的硅,工业上制高纯硅常用以下反应实现( )
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②
对上述两个反应的下列叙述中,错误的是
A. 两个反应都是置换反应 B. 两个反应都是氧化还原反应
C. 两个反应互为可逆反应 D. 反应②是放热反应
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